活塞環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種活塞環(huán)，具體而言，涉及一種內(nèi)燃機(jī)用的活塞環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在內(nèi)燃機(jī)所使用的活塞環(huán)中，設(shè)置于最接近燃燒室處的頂環(huán)由于燃燒壓力而劇烈 地叩擊由鋁合金等構(gòu)成的活塞的活塞環(huán)槽（環(huán)槽），同時(shí)在環(huán)槽的表面滑動(dòng)。在內(nèi)燃機(jī)中， 已知的是，由于燃料的燃燒而成為高溫，在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的頂環(huán)附近，溫度達(dá)200°C以上，會(huì)由 于熱沖擊等引起活塞的強(qiáng)度下降。
[0003] 在活塞的環(huán)槽表面，如圖1所示，以0. 2mm的間隔形成有約Iym的突起。此為使 用車刀的車削加工的結(jié)果。該突起由于活塞環(huán)的叩擊和滑動(dòng)而脫落或者磨損，在環(huán)槽的表 面露出新生的鋁面。新生的鋁面易于粘著于由金屬構(gòu)成的活塞環(huán)的表面。以下，將該現(xiàn)象 稱為"鋁粘著"。當(dāng)產(chǎn)生鋁粘著時(shí)，會(huì)導(dǎo)致環(huán)槽的磨損加劇。隨著環(huán)槽的磨損增大，會(huì)導(dǎo)致活 塞環(huán)的密封性能下降，燃燒氣體從燃燒室流入曲軸箱的竄漏增加。當(dāng)漏氣增加時(shí)，有可能引 起發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出下降等問題。
[0004] 為防止鋁粘著，提出有不使環(huán)槽和活塞環(huán)直接接觸的方法、緩解活塞環(huán)對(duì)環(huán)槽的 攻擊性的方法。
[0005] 作為活塞方的對(duì)策，如專利文獻(xiàn)1所公開的，提出了對(duì)環(huán)槽實(shí)施陽極氧化處理(alumitetreatment:錯(cuò)陽極化處理）并進(jìn)一步在該環(huán)槽的通過陽極氧化處理而生成的微 細(xì)孔中填充潤滑性物質(zhì)的方法。由于在環(huán)槽上通過表面的陽極氧化處理生成有硬質(zhì)的氧化 皮膜，從而可以防止鋁的脫落，使鋁粘著難以發(fā)生。但是，對(duì)活塞進(jìn)行陽極氧化處理的成本 高，并且，氧化皮膜為硬質(zhì)膜，因而存在初始順應(yīng)性差的問題。
[0006] 作為活塞環(huán)方的對(duì)策，如專利文獻(xiàn)2所公開的，提出了在活塞環(huán)的上下側(cè)面形成 皮膜而使對(duì)環(huán)槽的攻擊性緩和的方法，該皮膜是使作為固體潤滑劑的二硫化鉬等在作為耐 熱性樹脂的聚酰胺等中分散而形成的。
[0007] 在專利文獻(xiàn)3中提出了通過在具有給定表面粗糙度的條痕的滑動(dòng)部件的滑動(dòng)面 形成覆蓋層而使滑動(dòng)部件的耐磨損性、貼緊性提高的同時(shí)減小摩擦系數(shù)的方法，其中，該覆 蓋層以聚酰胺酰亞胺為主成分，由聚酰胺酰亞胺的涂膜改性劑和含有氧化鋁等硬質(zhì)粒子的 干性覆膜潤滑劑構(gòu)成。
[0008] 在專利文獻(xiàn)4中提出了在活塞環(huán)的上下側(cè)面層疊在耐熱性樹脂中含有金屬粉末 的最表面層和由耐熱性樹脂構(gòu)成的基底層來提高耐磨損性和貼緊性的方法。
[0009] 近年來，從應(yīng)對(duì)環(huán)境問題的觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)動(dòng)機(jī)的高輸出化進(jìn)程被推進(jìn)，頂環(huán)附近的 達(dá)到溫度進(jìn)一步上升。在這種情況下，長期維持覆蓋于活塞環(huán)的樹脂皮膜并持續(xù)保持防止 鋁粘著的效果將變得困難。
[0010] 專利文獻(xiàn)5中記載了對(duì)形成于活塞環(huán)所滑動(dòng)的汽缸襯墊內(nèi)周面的皮膜表面進(jìn)行 加工而形成為平臺(tái)結(jié)構(gòu)的汽缸襯墊及其加工方法。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1:日本特開昭63-170546號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)2:日本特開昭62-233458號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)3:日本專利4151379號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2009-74539號(hào)公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2003-286895號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0019] 本發(fā)明的目的在于，提供一種在高溫下長期持續(xù)地維持防止鋁粘著的效果的活塞 環(huán)。
[0020] 用于解決技術(shù)問題的方案
[0021] 鑒于上述技術(shù)問題，經(jīng)過致力研宄的結(jié)果，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)通過在活塞環(huán)上下側(cè) 面的至少一個(gè)側(cè)面上形成樹脂系皮膜，從而在高輸出發(fā)動(dòng)機(jī)中也能長期持續(xù)地維持優(yōu)異的 防止鋁粘著的效果，并最終完成了本發(fā)明，其中，該樹脂系皮膜包括第一樹脂系皮膜與第二 樹脂系皮膜，第一樹脂系皮膜含有給定的平均粒徑及縱橫比的板狀填充材料，第二樹脂系 皮膜位于第一樹脂系皮膜的下層，含有給定的平均粒徑的硬質(zhì)粒子。即，本發(fā)明的活塞環(huán)為 在活塞環(huán)基材的上下側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面上形成有樹脂系皮膜的活塞環(huán)，其特征在于， 所述樹脂系皮膜具有：第一樹脂系皮膜，所述第一樹脂系皮膜含有平均粒徑為2~20ym、 縱橫比為20~200的板狀填充材料；以及第二樹脂系皮膜，所述第二樹脂系皮膜位于所述 第一樹脂系皮膜的下層，并含有平均粒徑為〇. 01~IUm的硬質(zhì)粒子。
[0022] 發(fā)明效果
[0023] 本發(fā)明的活塞環(huán)能夠在高溫下長期持續(xù)地維持防止鋁粘著的效果。
【附圖說明】
[0024] 圖1為測定一般的環(huán)槽的表面的凹凸的圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明的活塞環(huán)的上下側(cè)面附近的截面形狀的一例。
[0026] 圖3為本發(fā)明的活塞環(huán)的上下側(cè)面附近的截面形狀的另一例。
[0027] 圖4為現(xiàn)有的活塞環(huán)的上下側(cè)面的截面形狀的一例。
[0028] 圖5為現(xiàn)有的活塞環(huán)的上下側(cè)面的截面形狀的另一例。
[0029] 圖6為現(xiàn)有的活塞環(huán)的上下側(cè)面的截面形狀的其它例。
[0030] 圖7為示出單體粘著試驗(yàn)機(jī)的概要的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面，使用圖2至圖6,對(duì)本發(fā)明的活塞環(huán)的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0032] 圖2示出本發(fā)明的活塞環(huán)的一例。雖然圖2中沒有示出，但在活塞環(huán)基材100的 上下側(cè)面上（以下也記載為"表面500"）也可以形成有磷酸鹽皮膜。在表面500或者磷酸 鹽皮膜上形成有第二樹脂系皮膜200,在第二樹脂系皮膜200中含有硬質(zhì)粒子202。在第二 樹脂系皮膜200上形成有第一樹脂系皮膜300,板狀填充材料302朝著與表面500大致平行 的方向分散在第一樹脂系皮膜300中。
[0033] 本發(fā)明的活塞環(huán)也可以如圖3所示，表面500為平臺(tái)結(jié)構(gòu)。所謂平臺(tái)結(jié)構(gòu) 卜一（plateau)構(gòu)造）例如在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISB0671中有定義，是指將表面形成為平臺(tái)部 分506 (圖3、圖4)和谷部分502 (圖3、圖4)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)表面500為平臺(tái)結(jié)構(gòu)時(shí)，形成于表 面500之上的第二樹脂系皮膜200的一部分進(jìn)入谷部分502。由此，第二樹脂系皮膜200與 活塞環(huán)基材100的貼緊性因錨固效應(yīng)而得到提升。特別地，在本發(fā)明中，進(jìn)入谷部分502的 第二樹脂系皮膜200中所包含的硬質(zhì)粒子202的一部分如圖3所示地較平臺(tái)部分506更為 向上方突出，成為跨活塞環(huán)基材100的谷部分502和第二樹脂系皮膜200的結(jié)構(gòu)。因此，與 圖4所示的形成不包含硬質(zhì)粒子202的第二樹脂系皮膜200的情況相比，能夠耐受朝著第 二樹脂系皮膜200和活塞環(huán)基材100的橫向（平行于表面500的方向）的剪應(yīng)力，不易發(fā) 生第二樹脂系皮膜200從活塞環(huán)基材100剝離的情況。
[0034] 在表面500不為平臺(tái)結(jié)構(gòu)、而為如圖5所示的包括山部分504的凹凸形狀的情況 下，當(dāng)?shù)谝粯渲灯つ?00和第二樹脂系皮膜200被磨去而露出表面500時(shí)，活塞環(huán)基材 100的山部分504可能會(huì)攻擊活塞的環(huán)槽表面。因此，為了防止鋁粘著的發(fā)生，優(yōu)選表面500 為平臺(tái)結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在圖5中，第二樹脂系皮膜200中不含有硬質(zhì)粒子202。
[0035] 另一方面，如圖6所示，在表面500為平臺(tái)結(jié)構(gòu)、且于其上省略第二樹脂系皮膜200 而形成含有板狀填充材料302的第一樹脂系皮膜300的情況下，一部分的板狀填充材料302 不經(jīng)由樹脂而直接接觸平臺(tái)部分506。在這種情況下，由于板狀填充材料302和表面500均 不具有粘接性，從而使第一樹脂系皮膜300的貼緊性大幅降低。因此，在表面500與第一樹 脂系皮膜300之間形成含有硬質(zhì)粒子202的第二樹脂系皮膜200。
[0036] [1]活塞環(huán)基材
[0037] 活塞環(huán)基材100沒有特別的限定，但由于與環(huán)槽的沖突會(huì)反復(fù)發(fā)生，因此需要具 有一定程度的強(qiáng)度。作為優(yōu)選的材料，可以舉出鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體